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基准电压源的设计与选用

2019-12-12 07:01:16      点击:
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如需要很低的基准电压,要求不高、而又不希望增加成本时,也可利用二极管的正向特性做为约0.7V的稳压管使用。笔者曾用图示仪对大量二极管的正向特性做过观察,发现稳压管的正向特性相对其它二极管而言最硬,整流管次之、开关管最差,因此可用稳压管正向串联的办法组成0.7V、1.4V、2.1V等的低压基准源,还可以通过改变通过电流的办法微调其端电压值。其温度系数约为-2mV/℃左右。

另一类常用的电压基准是采用半导体集成工艺生产的“基准二极管”和“精密电压基准”。“基准二极管”是一个双端单片式器件,其电特性和使用方法等同于稳压二极管,由于设计时已经考虑了片式电感器动态电阻和温度系数问题,因而其性能(尤其是低电压器件)要比普通稳压管优越得多。例如LM103基准二极管,击穿电压分档:1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6V;动态电阻典型值:15Ω/0.13mA、5Ω/3mA、比稳压二极管低约10倍,因而可在比较小的电流(100 uA-1mA)下得到较稳定的基准电压。

另一类较常用的基准二极管如LM385-1.2、LM385-2.5、LM336-2.5、LM336-5具有更小的动态电阻(如LM385 仅1Ω、LM336-5仅0.6Ω、LM336-2.5仅0.2Ω),在很小的工作电流下即有很硬的特性、在10 uA电流下即可正常工作,而普通稳压管至少要在5~10mA下才能正常工作(严格讲并非不能工作,而是工作电流小时其击穿特性非常软、电流的微小变化即可引起端电压的明显变化);温度系数低,典型值仅20ppm/℃、约25uV/℃,比普通稳压管低百倍以上;工作电压分别为1.235V、2.5V、5V且工作电压的离散性很小、仅1-2%,一般情况下具有互换性;价格也不贵,因而得到广泛使用。

在要求稳定性极高的应用场合、可以考虑选用自恒温电压基准LM199/299/399系列,其稳定电压典型值为6.95V、动态电阻典型值0.5Ω、LM199/299温度系数<1ppm/℃。LM399温度系数<2ppm。其最大的优点是温度系数极小,可以说是几乎不受环境温度的影响。这是因为在其基片上除集成了一个能隙式电压基准外。还另外制造了一个加热、控温电路,工作时需单独对加热电路供电、即可自动将芯片加热并控温在90℃ ,因此只要环境温度的变化在85℃以下、可以认为芯片的环境温度没有变化.自然不会产生温度漂移。为保证恒温效果.在其金属壳外另加了一个由保温材料聚砜制造的隔热外壳.其管脚排列如图2所示.典型应用电路如图3所示。